控制理论与应用

作者：张鑫,胡志强,刘健,曾俊宝

单位：中国科学院沈阳自动化研究所,中国科学院沈阳自动化研究所,中国科学院沈阳自动化研究所,中国科学院沈阳自动化研究所

关键词：水下无人航行器; X型舵; 控制分配; 二次规划; 容错控制; OSQP

基金：中国科学院青年创新促进会项目资助.

针对中高速水下无人航行器(AUV)提高容错控制能力、兼顾机动性与控制精度等需求, 本文提出一种“非对称X型艉舵+小水平艏舵”的AUV舵布局策略, 并研究与之相适应的高效控制分配方法. 本文提出的舵布局策略通过大小舵配合, 在力矩需求较小时, 优先使用小舵以提高控制精度, 力矩需求较大时, 大小舵协作以满足机动性需求. 建立了适用于该布局策略的控制分配模型并转化为二次规划问题, 采用两阶段法求解该模型, 依次为确定大舵使能阶段和求解小舵需求阶段. 所形成的二次规划问题采用OSQP求解方法, 首先, 通过快速迭代得到中低精度解,再进行一次解精确处理, 兼顾求解效率和精度. 最后, 通过机动性与精度、容错控制及不同二次规划方法, 求解效率对比等3方面仿真, 验证了研究方法的有效性.

来源：2025年第5期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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